累托石是一種具有獨特結(jié)構(gòu)的礦物。本文以開發(fā)利用累托石礦為背景,系統(tǒng)地研究了累托石的成型、交聯(lián)、表征與吸附性能。對累托石礦進行了成型及交聯(lián)改性,給出了最優(yōu)的成型與交聯(lián)條件。研究了改性累托石作為吸附劑處理氨氮、氟、磷和染料廢水的可行性,探索了累托石負(fù)載硅鎢酸催化劑的制備和對乙酸丁酯反應(yīng)的催化性能,主要的研究成果如下: ⑴ 天然累托石(不論是鈣基還是鈉基)在水中易于崩解、擴散、形成膠體溶液,不易與溶液分離;采用高溫煅燒和交聯(lián)的方法對累托石進行處理,能夠明顯地改善累托石在水溶液中的沉降性,使之容易與溶液分離,從而為累托石在廢水處理中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。 ⑵ 提出了一種新的制備交聯(lián)累托石的方法-微波強化交聯(lián)法。實驗結(jié)果表明微波強化交聯(lián)的方法可以縮短反應(yīng)時間,提高交聯(lián)產(chǎn)品的底面間距和熱穩(wěn)定性,增加可反應(yīng)的累托石泥漿和鋁溶膠濃度,從而為實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供了新工藝。微波強化交聯(lián)反應(yīng)的優(yōu)化條件是累托石泥漿濃度為4%、鋁溶膠濃度為2.5 mol/L(Al)、每克累托石用4 mmol的Al 溶膠柱撐、微波反應(yīng)時間7min。確定了采用常規(guī)加熱方法對累托石進行鋁交聯(lián)時,影響產(chǎn)品底面間距的主要因素為累托石泥漿濃度和鋁溶膠濃度。 ⑶ 研究了煅燒、成型、交聯(lián)改性等方法處理后的累托石對NH4+、Cd2+等陽離子的吸附性能,討論了它們的吸附機理。累托石吸附陽離子的作用機理主要是基于累托石層間陽離子的交換作用,采用堿液洗滌法可以使用過的累托石再生。300(C煅燒后的鈣基累托石對Cd2+具有較強的吸附作用,其吸附等溫線符合Freundlich方程。 ⑷ 研究了不同形態(tài)的原礦、煅燒及交聯(lián)后的累托石對氟離子的吸附作用。結(jié)果表明煅燒和交聯(lián)都能夠明顯提高鈉基累托石對氟離子的吸附能力。改性后的鈉基累托石對氟離子的吸附性能優(yōu)于鈣基累托石。用交聯(lián)累托石制備的直徑為1mm的球型顆粒,600(C煅燒3小時后具有較大的吸附氟離子的能力,同時具有在水中不崩解、易于分離和再生的優(yōu)點,因而可用于實際的含氟廢水的處理。 WP=5 [5] 以除去水體中的痕量磷為目的,研究了改性累托石的除磷性能。試驗表明煅燒和交聯(lián)的方法均能提高累托石對磷的吸附能力,在200-800(C 的范圍內(nèi),500(C煅燒后所制得的累托石的除磷性能最好。羥基、氟離子等陰離子對磷的吸附有競爭作用,而COD和氨氮則有協(xié)同作用。 [6] 研究了CTMAB改性累托石和鋁交聯(lián)累托石對酸性藍(lán)GL廢水的脫色作用。結(jié)果表明這兩種改性方法都能夠明顯提高累托石對酸性藍(lán)GL廢水的脫色效率。對于初始濃度為50mg/L的廢水,鋁交聯(lián)累托石對酸性藍(lán)GL的吸附量可達(dá)21mgg-1,CTMAB改性的交聯(lián)累托石的最大吸附量可達(dá)18mgg-1。其吸附規(guī)律可較好的符合Freundlich 吸附等溫式。與CTMAB改性累托石相比,鋁交聯(lián)累托石具有吸附速度快、容量大、可以再生的優(yōu)點。 [7]研究了交聯(lián)累托石負(fù)載硅鎢酸催化劑—SiW12/P-Rec的制備和催化性能。用XRD及IR對SiW12/P-Rec 及不同負(fù)載量和焙燒溫度的負(fù)載催化劑進行了表征,發(fā)現(xiàn)通過浸漬的方法能將硅鎢酸固載在交聯(lián)累托石上,從而提高交聯(lián)累托石的酸性。負(fù)載了硅鎢酸的交聯(lián)累托石對乙酸丁酯的合成反應(yīng)具有良好的催化性能。 以上研究結(jié)果說明交聯(lián)能夠提高累托石的比表面積和底面間距、改變層間域的性質(zhì),提高累托石對廢水中的陰、陽離子和有機分子的吸附能力。所以,交聯(lián)累托石能夠作為廢水深度處理時的吸附劑;同時,由于交聯(lián)累托石在800(C煅燒后仍然具有在水中不崩解、比表面積大、層間距大的優(yōu)點,具備了作為催化劑載體的必要條件,有望在精細(xì)化工和石油化工中獲得應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2004
【中圖分類】：TD985
【部分圖文】：

和結(jié)構(gòu)式酸鹽，主要元素是硅、鋁、氧，SiO2％，以上三項總和約 90％，其他成10％，但其中的堿質(zhì)成分（Na2O、水化陽離子是極其活動的成分，對累間層粘土礦物，晶質(zhì)粘土礦物大部或幾種不同的層狀硅酸鹽單元層，按成。它的結(jié)構(gòu)仍以各種類型層狀硅酸和二八面體蒙皂石層 1：1 規(guī)則間層殊的自然條件下有規(guī)則的交替堆垛，尤其是其條帶狀的微觀結(jié)構(gòu)頗為

母層：（K1.64Na0.41）2.05Al4[Si6.08Al1.92]8O22石(Ca0.53Mg0.16K0.01Na0.01H+0.09)0.8(Al1.86Fe3+0.87Fe2+0.51Mg0.4Ti0.14)3.78[Si母層 （Na0.79K0.39Ca0.26）1.44Al4[Si6Al2]8O22石(Ca0.55Na0.02K0.01Mg0.03)0.61(Al4.1Fe2+0.09Mg0.07)4.26[Si6.46Al1.54]8O22石物理化學(xué)性質(zhì)和工藝性能石是一種晶體結(jié)構(gòu)特殊的規(guī)則間層礦物，如湖北鐘祥縣累托石礦是由皂石層按照 1：1 的比例組成的間層礦物，其晶體結(jié)構(gòu)是由類云母層有規(guī)則的交替堆積。類蒙皂石層具有永久負(fù)電荷，層間可吸附交換性陽離子交換和容易膨脹的特性；類云母層使累托石具有熱穩(wěn)定性，而好。其中蒙皂石層是 2：1 型的層狀鋁硅酸鹽產(chǎn)物，在單晶胞的外面Si－0）四面體，中間夾著一層氫氧鋁（Al－O，OH）八面體，如圖

討論的交聯(lián)與柱化過程交聯(lián)是指用羥基鋁離子置換累托石中蒙皂石層間的可交托石的過程。柱化是指將交聯(lián)累托石煅燒，使聚合羥基過程。圖 2.1 是累托石交聯(lián)和柱化的過程示意圖。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王湖坤;復(fù)合累托石顆粒材料的制備及處理銅冶煉工業(yè)廢水的研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

2 賀志麗;鋯改性凹凸棒石及鋯/鋁/鈰體系復(fù)合除氟材料的制備及其除氟性能研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

3 郭亞丹;新型復(fù)合光催化劑的構(gòu)筑、微結(jié)構(gòu)調(diào)控及其降解有機污染物研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 蘇青青;固體吸附劑吸附低濃度二氧化硫氣體試驗研究[D];武漢工程大學(xué);2006年

2 王一凡;Ca-Al-La復(fù)合除氟材料的制備及其除氟性能研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

本文編號：2829648